Экономический факультет Кафедра прикладной информатики

по предмету: «Педагогические программные средства» для студентов специальности – Педагог профессионального обучения Разработал доцент кафедры «Прикладная информатика» к.п.н., доцент Попова Марина Викторовна

1. Использование объектно- ориентированных технологий 2. Объектно-ориентированное CASE средство Rational Rose 3. Rational Rose

В настоящее время объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию. При этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира.

Понятие объект впервые было использовано около 30 лет назад в технических средствах при попытках отойти от традиционной архитектуры фон Неймана и преодолеть барьер между высоким уровнем программных абстракций и низким уровнем абстрагирования на уровне компьютеров. С объектно- ориентированной архитектурой также тесно связаны объектно- ориентированные операционные системы. Однако наиболее значительный вклад в объектный подход был внесен объектными и объектно-ориентированными языками программирования: Simula, Smalltalk, С++, Object Pascal. На объектный подход оказали влияние также развивавшиеся достаточно независимо методы моделирования баз данных, в особенности подход сущность – связь. Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель. Основными ее элементами являются: абстрагирование; инкапсуляция; модульность; иерархия.

Кроме основных, имеются еще три дополнительных элемента, не являющихся в отличие от основных строго обязательными: типизация; параллелизм; устойчивость. Абстрагирование – это выделение существенных характеристик некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют его концептуальные границы относительно дальнейшего рассмотрения и анализа. Абстрагирование концентрирует внимание на внешних особенностях объекта и позволяет отделить самые существенные особенности его поведения от деталей их реализации. Выбор правильного набора абстракций для заданной предметной области представляет собой главную задачу объектно- ориентированного проектирования.

Инкапсуляция – это процесс отделения друг от друга отдельных элементов объекта, определяющих его устройство и поведение. Инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать интерфейс объекта, отражающий его внешнее поведение, от внутренней реализации объекта. Объектный подход предполагает, что собственные ресурсы, которыми могут манипулировать только методы самого класса, скрыты от внешней среды. Абстрагирование и инкапсуляция являются взаимодополняющими операциями: абстрагирование фокусирует внимание на внешних особенностях объекта, а инкапсуляция (или, иначе, ограничение доступа) не позволяет объектам пользователям различать внутреннее устройство объекта. Модульность – это свойство системы, связанное с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне связных, но слабо связанных между собой модулей. Инкапсуляция и модульность создают барьеры между абстракциями.

Иерархия – это ранжированная или упорядоченная система абстракций, расположение их по уровням. Основными видами иерархических структур применительно к сложным системам являются структура классов (иерархия по номенклатуре) и структура объектов (иерархия по составу). Примерами иерархии классов являются простое и множественное наследование (один класс использует структурную или функциональную часть соответственно одного или нескольких других классов), а иерархии объектов – агрегация. Типизация – это ограничение, накладываемое на класс объектов и препятствующее взаимозаменяемости различных классов (или сильно сужающее ее возможность). Типизация позволяет защититься от использования объектов одного класса вместо другого или по крайней мере управлять таким использованием. Параллелизм – свойство объектов находиться в активном или пассивном состоянии и различать активные и пассивные объекты между собой.

Устойчивость – свойство объекта существовать во времени (вне зависимости от процесса, породившего данный объект) и/или в пространстве (при перемещении объекта из адресного пространства, в котором он был создан). Основные понятия объектно-ориентированного подхода – объект и класс. Объект определяется как осязаемая реальность – предмет или явление, имеющие четко определяемое поведение. Объект обладает состоянием, поведением и индивидуальностью; структура и поведение схожих объектов определяют общий для них класс. Термины экземпляр класса и объект являются эквивалентными. Состояние объекта характеризуется перечнем всех возможных (статических) свойств данного объекта и текущими значениями (динамическими) каждого из этих свойств. Поведение характеризует воздействие объекта на другие объекты и, наоборот, относительно изменения состояния этих объектов и передачи сообщений. Иначе говоря, поведение объекта полностью определяется его действиями. Индивидуальность – это свойства объекта, отличающие его от всех других объектов.

Определенное воздействие одного объекта на другой с целью вызвать соответствующую реакцию называется операцией. Как правило, в объектных и объектно- ориентированных языках операции, выполняемые над данным объектом, называются методами и являются составной частью определения класса. Класс – это множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Любой объект является экземпляром класса. Определение классов и объектов – одна из самых сложных задач объектно- ориентированного проектирования. Следующую группу важных понятий объектного подхода составляют наследование и полиморфизм. Понятие полиморфизма может быть интерпретировано как способность класса принадлежать более чем одному типу. Наследование означает построение новых классов на основе существующих с возможностью добавления или переопределения данных и методов.

Объектно-ориентированная система изначально строится с учетом ее эволюции. Наследование и полиморфизм обеспечивают возможность определения новой функциональности классов с помощью создания производных классов – потомков базовых классов. Потомки наследуют характеристики родительских классов без изменения их первоначального описания и добавляют при необходимости собственные структуры данных и методы. Определение производных классов, при котором задаются только различия или уточнения, в огромной степени экономит время и усилия при производстве и использовании спецификаций и программного кода. Важным качеством объектного подхода является согласованность моделей деятельности организации и моделей проектируемой системы от стадии формирования требований до стадии реализации. Требование согласованности моделей выполняется благодаря возможности применения абстрагирования, модульности, полиморфизма на всех стадиях разработки. Модели ранних стадий могут быть непосредственно подвергнуты сравнению с моделями реализации. По объектным моделям может быть прослежено отображение реальных сущностей моделируемой предметной области (организации) в объекты и классы информационной системы.

Большинство существующих методов объектно- ориентированного анализа и проектирования (ОО-АП) включают как язык моделирования, так и описание процесса моделирования. Язык моделирования – это нотация (в основном графическая), которая используется методом для описания проектов. Нотация представляет собой совокупность графических объектов, которые используются в моделях; она является синтаксисом языка моделирования. Например, нотация диаграммы классов определяет, каким образом представляются такие элементы и понятия, как класс, ассоциация и множественность. Процесс – это описание шагов, которые необходимо выполнить при разработке проекта. Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) – это преемник того поколения методов ООАП, которые появились в конце 1980-х и начале 1990-х гг. Создание UML фактически началось в конце 1994 г., когда Гради Буч и Джеймс Рамбо начали работу по объединению методов Booch и ОМТ (Object Modeling Technique) под эгидой компании Rational Software. К концу 1995 г. они создали первую спецификацию объединенного метода, названного ими Unified Method, версия 0.8. Тогда же, в 1995 г., к ним присоединился создатель метола OOSE (Object-Oriented Software) Ивар Якобсон. Таким образом, UML является прямым объединением и унификацией методов Буча, Рамбо и Якобсона, однако дополняет их новыми возможностями. Главными в разработке UML были следующие цели:

предоставить пользователям готовый к использованию выразительный язык визуального моделирования, позволяющий разрабатывать осмысленные модели и обмениваться ими; предусмотреть механизмы расширяемости и специализации для расширения базовых концепций; Как уже отмечалось, объектно-ориентированное программирование возникло раньше объектно- ориентированного анализа и проектирования, поэтому на сегодняшний день существует достаточно большое количество языков, поддерживающих данную технологию. Первым из них, по дате возникновения, считается язык Smalltalk, хотя многие элементы объектно- ориентированного подхода были использованы еще в языке Simula в 1967г. Наиболее мощным инструментом создания объектно-ориентированных программ на сегодня является язык C++, созданный на базе языка структурного программирования C. Успешно развивается язык Java, который изначально разрабатывался как объектно- ориентированный.

Детальное описание языков объектно- ориентированного программирования, как и самого этапа реализации, выходит за рамки данного пособия. Разработка крупных программных систем в современных условиях невозможна без использования средств автоматизации разработки программного обеспечения (CASE средств). CASE, поддерживающих объектно-ориентированный подход не так много. Наиболее известное средство в этом направлении система Rational Rose, которая поддерживает, в том числе, этапы объектно-ориентированного анализа и проектирования.

Разработчик Rational Rose - фирма Rational Software Corp., известная своими наработками в области объектно- ориентированных технологий, главной из которых является язык UML. Именно на поддержку UML, как основного языка проектирования ПО, и ориентированна данная CASE система. Далее, мы будем рассматривать возможности, предоставляемые версией Rational Rose Enterprise Edition, поддерживающей спецификацию языка UML 1.1. Как и любое современноеCASE средство, данная система поддерживает все стадии жизненного цикла ПО и предоставляет пользователю широкий спектр функций для анализа, проектирования, построения и сопровождения ПО. При этом используются объектно-ориентированные технологии и широко применяются графические модели.

состоит из следующих основных компонент: репозиторий, графический интерфейс пользователя, средства инспекции проекта (browser), средства контроля проекта, средства сбора статистики и генератор документов и также расширения для поддержки различных языков программирования. Из основных возможностей можно перечислить следующие: Мощный графический язык моделирования предметной области, обладающий высоким уровнем формализации и поддерживающий объектно-ориентированную методологию. Удобная навигация между элементами модели при помощи "инспектора проекта". Хранение результатов проектирования в виде единой модели.

Поддержка работы над проектом группы разработчиков. Мощная система подготовки отчетов и документации о проекте. Возможности синтеза программ практически на всех современных объектно-ориентированных языках, в том числе и на межплатформенном языке Java. Поддержка компонентных технологий построения программных систем. Широкие возможности по проектированию ПО различной архитектуры, от простых программ, до крупных "клиент- серверных" систем и Интернет-приложений. Возможность реинжиниринга модели на основе исходных текстов программы. Этим обеспечивается поддержание единства проектной информации и реализации. Настройка и расширение функциональных возможностей CASE среды путем установки модулей расширения, в первую очередь для поддержки различных языков программирования.

Список используемых источников: Государственная программа Российской Федерации «Развитие образования» до 2020 года. Информационное общество к 2020 г. Осин А. В. Электронные образовательные ресурсы нового поколения: открытые образовательные модульные мультимедиа системы // Попова М.В. Взаимодействие информационных и педагогических технологий в формировании информационной культуры студентов: монография.– Невинномысск: НГГТИ, – 160 с. Попова М.В. Информационные, коммуникационные технологии: Учебник / М.В. Попова, А.В. Сапожников, В.И. Сапожников – М.: РПА «АПР», – 296 с. Попова М.В. Использование инфокоммуникационных технологий в учебном процессе в условиях информатизации образования. Международная научно- практическая конференция «Актуальные проблемы развития научно- технического прогресса в АПК», Ч.2. – Ставрополь: Изд-во СтГАУ, – 80 с. Толковый словарь терминов понятийного аппарата информатизации образования. – М.: ИИО РАО, – 88 с.

Благодарю за внимание!